建安五年一月，袁绍率精兵10万南下。在此之前，曹操为避免腹背受敌，已先击溃与袁绍联合的刘备，并进驻易守难攻的官渡。四月，曹操以声东击西之计，于白马{后世的河南滑县境}击斩袁将颜良，败袁军。袁绍初战失利，锐气受挫，改分兵进击为结营紧逼。两军对垒于官渡，相持数月。其间曹操因兵疲粮缺，一度欲回守许都{即后世的河南许昌东}。
但，曹操的谋士荀彧却认为，曹军以弱敌强，此时退兵必为所乘；反之，袁军轻敌，内部不和，相持既久必将有变，正可出奇制胜。曹操纳其言，派兵袭烧袁军粮车；又亲率精锐五千奔袭袁军乌巢{即后世的河南境}粮屯，全歼袁军，烧毁全部囤粮。
消息传来，袁绍所部军心动摇，纷纷溃散投降。曹操乘机全线出击，歼敌7万余，袁绍父子仅率800余骑北逃。官渡之战，奠定了曹操统一北方的基础，袁绍则从此一蹶不振。官渡之战是华夏古代战争史上以少胜多的有名战例。